Tomcat 原始碼分析之Socket通訊

此係列文章皆為Tomcat 7.0程式碼程式碼分析。

1.    Socket通訊：

Tomcat對於 Socket的處理方式主要分為以下幾種：

1.  BIO方式：採用Java阻塞Socket通訊的方式處理連線。
2.  NIO方式：之前採用BIO（阻塞方式），現在由於在Java1.4之後引入NIO，提供了NIO的實現。
3. APR方式：為了和本地機器更好的整合，有更高的效能，例如一些高階的系統IO功能（sendfile, epoll and OpenSSL），本地操作的處理（shared memory, NT pipes and Unix sockets以及OS Level的功能(random number generation, system status, etc)，Tomcat使用JNI呼叫處理Socket連結。
4. AJP和ARP結合的方式。
5. AJP方式：通過AJP協議進行通訊 : AJP主要用於Apache的HTTP伺服器和Servlet Web容器之間通訊，它是Packet_Oriented的，換句話說，它傳送給瀏覽器（其他Web Server）的資料是Packet(s)，得到Servlet 容器的響應也是Packet(s)，這裡有特殊情況，如果Servlet 容器傳送的資料是二進位制的，則直接傳送給瀏覽器。此外，AJP還可以重用和Servlet容器之間的Socket連線（Socket Connection），降低建立開銷。 具體請看：http://httpd.apache.org/docs/2.2/mod/mod_proxy_ajp.html
   。

2.    模型介紹

Connector由ProtocolHandler和一個連線埠組成，ProtocolHandler使用以上介紹的各種方式處理Socket。

根據配置選取不同的ProtocolHandler實現類的程式碼如下：

1. /** 
2.      * Set the Coyote protocol which will be used by the connector. 
3.      * 
4.      * @param protocol The Coyote protocol name 
5.      */  
6.     public void setProtocol(String protocol) {  
7.         if (AprLifecycleListener.isAprAvailable()) {  
8.             if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {  
9.                 setProtocolHandlerClassName  
10.                     ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");  
11.             } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {  
12.                 setProtocolHandlerClassName  
13.                     ("org.apache.coyote.ajp.AjpAprProtocol");  
14.             } else if (protocol != null) {  
15.                 setProtocolHandlerClassName(protocol);  
16.             } else {  
17.                 setProtocolHandlerClassName  
18.                     ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");  
19.             }  
20.         } else {  
21.             if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {  
22.                 setProtocolHandlerClassName  
23.                     ("org.apache.coyote.http11.Http11Protocol");  
24.             } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {  
25.                 setProtocolHandlerClassName  
26.                     ("org.apache.coyote.ajp.AjpProtocol");  
27.             } else if (protocol != null) {  
28.                 setProtocolHandlerClassName(protocol);  
29.             }  
30.         }  
31.     }  

其相應的配置例子如下：

1. <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"  
2.                connectionTimeout="20000"  
3.                redirectPort="8443" />  

Connector呼叫ProtocolHandler物件處理Socket，主要程式碼在該Connector類的startInternal()裡，如下

1. /** 
2.      * Begin processing requests via this Connector. 
3.      * 
4.      * @exception LifecycleException if a fatal startup error occurs 
5.      */  
6.     @Override  
7.     protected void startInternal() throws LifecycleException {  
8.         setState(LifecycleState.STARTING);  
9.         try {  
10.             protocolHandler.start();  
11.         } catch (Exception e) {  
12.             String errPrefix = "";  
13.             if(this.service != null) {  
14.                 errPrefix += "service.getName(): \"" + this.service.getName() + "\"; ";  
15.             }  
16.             throw new LifecycleException  
17.                 (errPrefix + " " + sm.getString  
18.                  ("coyoteConnector.protocolHandlerStartFailed"), e);  
19.         }  
20.         mapperListener.start();  
21. }  

而ProtocolHandler物件會啟動一個相應的AbstractEndpoint物件來建立ServerSocket，監聽服務相應的埠，並啟動執行緒池處理訊息。

ProtocolHandler物件啟動AbstractEndpoint物件的程式碼在org.apache.coyote.AbstractProtocolHandler類裡，如下：

1. @Override  
2.     public void start() throws Exception {  
3.         if (getLog().isInfoEnabled())  
4.             getLog().info(sm.getString("abstractProtocolHandler.start",  
5.                     getName()));  
6.         try {  
7.             endpoint.start();  
8.         } catch (Exception ex) {  
9.             getLog().error(sm.getString("abstractProtocolHandler.startError",  
10.                     getName()), ex);  
11.             throw ex;  
12.         }  
13. }  

各種不同的ProtocolHandler對應的AbstractEndpoint如下：

不同協議處理方式請看這個類的實現：AprEndpoint，JIoEndpoint，NioEndpoint。

JIoEndpoint採用BIO方式處理，NioEndpoint採用NIO的方式處理，AprEndpoint呼叫大量的Poll的大量native方法處理Socket。具體不再一一介紹。

我們最後為這三個元件畫出一個簡單的模型，如下：

3.    Tomcat中Server，Service和Connector之間的關係：

一個Server包含多個Service，而一個Service由多個Connector組成。

一個Server對應一個Servlet容器的例項，而一個Service可以由多個Connector組成，但是這些Connector必須是一個Engine的，Engine代表一臺實際的物理或者虛擬機器器，因為Tomcat可以實現叢集的，配置片段示例如下：

1. <Service name="Catalina">  
2.         <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"  
3.                connectionTimeout="20000"  
4.                redirectPort="8443" />  
5.         <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />  
6.        <Engine  …>  
7.                ….  
8.        </Engine>  
9. </Service>  

今天就講到這裡了，後續繼續把自己已看的東西整理出來。